JPH1034314A - 金属基複合材料部分を有する製品の鋳造方法 - Google Patents

金属基複合材料部分を有する製品の鋳造方法

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JPH1034314A
JPH1034314A JP20017996A JP20017996A JPH1034314A JP H1034314 A JPH1034314 A JP H1034314A JP 20017996 A JP20017996 A JP 20017996A JP 20017996 A JP20017996 A JP 20017996A JP H1034314 A JPH1034314 A JP H1034314A
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JP
Japan
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core
product
resin
fiber
molten metal
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JP20017996A
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Yuji Okada
裕二 岡田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属溶湯供給時に圧力を受けても崩壊せずか
つ繊維が位置ずれを生じない金属基複合材料部分を有す
る製品の鋳造方法の提供。 【解決手段】 樹脂の中に繊維4を混入させて形成した
繊維混入部分2を少なくとも一部に有する中子1を金型
にセットし、金属溶湯を金型に供給し、繊維混入部分2
の樹脂を金属溶湯に置換して金属基複合材料部分を少な
くとも一部に有する製品を鋳造する方法。中子1が繊維
混入部分2の内側に耐熱樹脂部分3を有する場合には、
製品鋳造後、製品から耐熱部3を軟化させて除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属基複合材料
(MMC)部分を有する製品(たとえば中空製品)の鋳
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鋳造製品に中空部を形成するには、通
常、中子を用いる。溶湯金属凝固後に鋳造製品から中子
を除去することができるように、中子には砂中子、低融
点金属中子、塩中子が用いられ、至近時には熱可塑性樹
脂の中子も提案されている。鋳造製品が金属基複合材料
を有する中空製品である場合には、特開昭61−675
60号公報に示されているように、中空部を形成するた
めの塩中子とそのまわりの金属基複合材料部分を形成す
る繊維成形体とを別体に製造し、塩中子を繊維成形体に
支持し、繊維成形体に金属溶湯を含浸凝固させた後、塩
中子を水で溶かして除去し中空部を有する製品を鋳造す
るのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の金属基
複合材料部分を有する中空製品の鋳造方法にはつぎの問
題がある。 塩中子は中子強度が低いため、金属溶湯加圧供給時
に破損して製品形状精度を低下させやすい。これは砂中
子にもいえることである。金属中子は強度は大である
が、製品からの除去が困難である。 中子と繊維成形体とが別体であるため、金属溶湯の
加圧供給時に中子がずれ、中空部の形状、寸法がくるう
ことがある。 本発明の目的は、金属溶湯の供給時に中子が損傷しにく
く、またずれにくい、したがって高精度の形状寸法の製
品を提供できる、金属基複合材料部分を有する製品の鋳
造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、つぎの通りである。 (1) 樹脂に繊維を混入して成形した繊維混入部分を
少なくとも一部に有する中子を金型に配置する工程と、
金属溶湯を前記金型に供給し前記中子の繊維混入部分の
樹脂が金属溶湯に置換されて形成された金属基複合材料
部分を少なくとも一部に有する製品を鋳造する工程と、
からなる金属基複合材料部分を有する製品の鋳造方法。 (2) 前記中子が前記繊維混入部分の内側に繊維混入
部分の樹脂より耐熱性の高い樹脂からなる耐熱部を有し
ており、前記製品鋳造工程後に前記耐熱部を前記製品か
ら除去する工程をさらに有する(1)記載の金属基複合
材料部分を有する製品の鋳造方法。
【0005】上記(1)、(2)の方法では、中子が樹
脂中子であるため、塩中子、砂中子に比べて金属溶湯を
供給した時の耐圧強度が高く、中子が崩壊しにくく、中
子崩壊による製品の形状寸法精度の低下を防止できる。
また、繊維は樹脂に混入されて一体となっているので、
金属溶湯を供給した時および樹脂と金属溶湯の置換中
に、金属溶湯からの圧力を受けても繊維がずれることが
なく、高精度の形状寸法の製品を鋳造することが可能で
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】図1〜図5は本発明の第1実施例
を示し、図6は本発明の第2実施例を示す。第1実施例
と第2実施例で共通する部分には両実施例にわたって同
じ符号を付してある。まず、本発明の第1、第2実施例
に共通する部分を、たとえば図1〜図5を参照して説明
する。
【0007】本発明実施例の金属基複合材料部分を有す
る製品の鋳造方法は、樹脂に強化用繊維4(製品のMM
C部分用の強化用繊維)を混入して成形した繊維混入部
分2を少なくとも一部に有する中子1(図1)を作製
し、それを金型5、6に配置する工程(図2)と、金属
溶湯をゲート8を通して金型5、6に供給し、中子1の
繊維混入部分2の樹脂が金属溶湯に置換されて形成され
た金属基複合材料部分11(図3に図示)を少なくとも
一部に有する製品10を鋳造する工程(図4)と、を有
する。繊維混入部分2の樹脂が金属溶湯の熱によって溶
融され金属溶湯に置換される時に発生する気体はベント
9や幅木部から外気に逃げる。
【0008】本発明実施例の金属基複合材料部分を有す
る製品の鋳造方法では、中子1が繊維混入部分2の内側
に繊維混入部分の樹脂より耐熱性の高い樹脂からなる耐
熱部3を有している場合もあり、その場合は、耐熱部3
が製品10内に残るので、製品鋳造工程後に耐熱部3を
製品10から除去する工程(図5)をさらに設ける。こ
の耐熱部3の除去は、鋳造後、型5、6を開け、製品1
0を型5、6から取り出し、製品ごと耐熱部3をヒータ
などで加熱するかまたは製品の残熱により耐熱部3を加
熱して耐熱部3を軟化させ、製品10に設けた穴を通し
て引き抜く、または押し出すことにより行う。耐熱部3
が樹脂のため、容易に軟化させることができる。
【0009】中子1の繊維混入部分2の樹脂は、金属溶
湯に接触した時に金属溶湯の熱を受けて溶融する熱可塑
性樹脂からなり、金属溶湯がアルミ合金(凝固点が約5
50°Cで、それ以上の温度で溶融状態にあり、金型へ
の注湯時には約700°Cの温度をもつ)の場合、繊維
混入部分2の樹脂はポリプロピレン(その融点は約16
0°Cである)などからなる。樹脂に混入される、金属
基複合材料部分の強化用繊維4は、たとえばセラミック
繊維、炭素繊維、金属繊維などからなる。
【0010】耐熱部3の樹脂は、熱可塑性樹脂からな
り、たとえばポリカーボネート(その融点は約220°
Cである)などからなる。耐熱部3は、製品鋳造後、樹
脂を加熱して、あるいは製品10の残熱により、軟化さ
せて、変形させながら製品10の穴を通して製品10か
ら引抜きあるいは押出し、除去する。
【0011】上記方法では、中子1が少なくとも一部に
繊維混入部分2を有し、繊維混入部分2に繊維4が混入
されていることにより、中子1は従来の砂中子や塩中子
に比べてはるかに大きな強度を有する。この中子1を金
型5、6内にセットし、ゲート8を通して金属溶湯を加
圧、注湯したときに、中子1が金属溶湯から圧力を受け
ても、中子1が崩壊することはない。また、繊維4は樹
脂と一体に鋳包まれているので、繊維4が樹脂に対して
ずれたり相対変位することはなく、鋳造が高精度にな
る。
【0012】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を
説明する。本発明の第1実施例では、図1〜図5に示す
ように、中子1は芯部に耐熱部3を有し、表層部に繊維
混入部分2を有する。耐熱部3と繊維混入部分2とは一
体に形成されている。この一体構成と、繊維混入部分2
に繊維4が混入されていることにより、中子1は従来の
砂中子や塩中子に比べてはるかに大きな強度を有する。
この中子1を金型5、6内にセットし、キャビティ7を
形成する(図2)。このキャビティ7にゲート8を通し
て金属溶湯を加圧注湯する。キャビティ7がある場合は
湯まわりは良好である。金属溶湯供給後凝固までの間に
溶湯加圧を行うが、この段階で繊維混入部分2の樹脂が
溶けはじめる。樹脂は熱伝導率が著しく悪いため、中子
1と接している面の溶湯は未凝固のまま中子を更に溶か
しながら進み、混入しているセラミック繊維4を鋳ぐる
むかたちになり、鋳造製品10の金属基複合材料部分
(MMC部分)11を形成する。キャビティ7の部分を
埋めた溶湯は、凝固後、繊維4の無い金属のみからなる
本体部12を構成する。
【0013】その後、金属溶湯は耐熱部3(ポリカーボ
ネートの部分)まで進む。耐熱部3の樹脂は融点が高い
ため溶けることなく、溶湯を押し止め、溶湯が凝固完了
するまで、必要形状を保つ(図4)。このようにして鋳
造された製品10とその中の中子1は、鋳造終了後引抜
き装置により除去される。中子1が除去された後には、
製品10に必要な中空部13が形成される。
【0014】上記の第1実施例の方法では、中子1が耐
熱部3を有するので、耐熱部3の形状で製品10の中空
部13の形状を高精度に出すことができる。また、中子
1の繊維混入部分2の形状、層厚を適宜に選定すること
により、製品10の金属基複合材料部分(MMC部分)
11の形状、層厚を自在に設定することができる。ま
た、耐熱部3は、製品10から引き抜くときに容易に変
形することができるように、中空状に形成しておいても
よい。その場合には、耐熱部3を加熱したときに、中空
形状を利用して容易に変形することができ、製品10に
形成された中子引抜き穴が小さくても、容易に引き抜く
ことができる。
【0015】本発明の第2実施例では、図6に示すよう
に、中子1は芯部の耐熱部3をもたず中子全体が繊維混
入部分2からなる。中子1は金型または金属製入子14
によって支持されている。この場合は、金属溶湯を注湯
して繊維混入部分2の樹脂を金属溶湯で置換し、凝固さ
せて形成した製品10は、本体部12をもたず、金属基
複合材料部分(MMC部分)11のみを有する。製品1
0の形状、寸法は金型5、6、入子14によって出され
る。なお、図6中、8は金属溶湯供給ゲートで、9はガ
ス抜きベントである。
【0016】第2実施例では、製品10は肉厚の全厚に
わたって金属基複合材料部分(MMC部分)11とな
り、強度の高い製品となる。また、繊維混入部分2は崩
壊せず、繊維4もずれないので、かつ製品形状が金型
5、6、入子14によって出されるので、高精度にな
る。
【0017】
【発明の効果】請求項1の方法によれば、中子に樹脂中
子を用いるため、塩中子、砂中子に比べて金属溶湯を供
給した時の耐圧強度が高く、中子が崩壊しにくく、中子
崩壊による製品の形状寸法精度の低下を防止できる。ま
た、繊維は樹脂に混入されて一体となっているので、金
属溶湯を供給した時および樹脂と金属溶湯の置換中に、
金属溶湯からの圧力を受けても繊維がずれることがな
く、高精度の形状寸法の製品を鋳造することが可能であ
る。請求項1の方法によれば、請求項1の効果と同じ効
果が得られることに加えて、中子の耐熱部も樹脂から構
成したので、製品鋳造後に樹脂を熱により軟化させて製
品から容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の方法で用いる中子の断面
図である。
【図2】本発明の第1実施例の方法において中子を金型
にセットした状態の断面図である。
【図3】本発明の第1実施例の方法において金型に金属
溶湯を供給した状態の断面図である。
【図4】本発明の第1実施例の方法において製品を金型
から取り出した状態の断面図である。
【図5】本発明の第1実施例の方法において中子を製品
から除去した状態の断面図である。
【図6】本発明の第2実施例の方法で中子を金型にセッ
トした工程と製品を取り出した工程の断面図である。
【符号の説明】
1 中子 2 繊維混入部分 3 耐熱部 4 繊維 5、6 金型 7 キャビティ 8 金属溶湯供給ゲート 9 ベント 10 製品 11 金属基複合材料部分(MMC部分) 12 本体部12 13 中空部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂に繊維を混入して成形した繊維混入
    部分を少なくとも一部に有する中子を金型に配置する工
    程と、 金属溶湯を前記金型に供給し前記中子の繊維混入部分の
    樹脂が金属溶湯に置換されて形成された金属基複合材料
    部分を少なくとも一部に有する製品を鋳造する工程と、
    からなる金属基複合材料部分を有する製品の鋳造方法。
  2. 【請求項2】 前記中子が前記繊維混入部分の内側に繊
    維混入部分の樹脂より耐熱性の高い樹脂からなる耐熱部
    を有しており、前記製品鋳造工程後に前記耐熱部を前記
    製品から除去する工程をさらに有する請求項1記載の金
    属基複合材料部分を有する製品の鋳造方法。
JP20017996A 1996-07-30 1996-07-30 金属基複合材料部分を有する製品の鋳造方法 Pending JPH1034314A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112846143A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 厦门市佳嘉达机械有限公司 一种高强韧可压铸砂芯及其制备方法及压铸件的成型工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112846143A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 厦门市佳嘉达机械有限公司 一种高强韧可压铸砂芯及其制备方法及压铸件的成型工艺

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